Как системата ISG15/ISGylation модулира инфекцията с ваксиния вирус?

Как системата ISG15/ISGylation модулира инфекцията с ваксиния вирус?

В скорошно проучване, публикувано в bioRxiv * Сървърът показа на изследователите как интерферон-стимулираният ген 15 (ISG15) участва в разпространението на ваксиния вирус (VACV).

Studie: ISG15 ist für die Verbreitung extrazellulärer Virionen des Vaccinia-Virus erforderlich. Bildnachweis: Kateryna Kon/Shutterstock

Тази новинарска статия беше преглед на предварителен научен доклад, който не е бил рецензиран от партньори към момента на публикуването. От първоначалното си публикуване научният доклад вече е рецензиран и приет за публикуване в академично списание. Връзки към предварителните и рецензирани доклади могат да бъдат намерени в раздела Източници в края на тази статия. Вижте източниците

фон

ISG15 модулира вирусен протеом чрез кодиране на малък пост-транслационен модификатор, подобен на убиквитин, който регулира множество клетъчни пътища в гостоприемника. По този начин той упражнява антивирусни действия срещу няколко вируса, които причиняват фатални заболявания при хората [напр. човешки имунодефицитен вирус (HIV)].

Поксвирусите, включително VACV, са обвити, линейни двойноверижни вируси на дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК), които се репликират изцяло в цитоплазмата на заразените клетки. Те са развили две уникални, специализирани сили - вътреклетъчни зрели вириони (MV) и извънклетъчни вириони (EV) - за разпространение и завладяване на нови територии за сметка на ресурсите на гостоприемника. EV, получени от MV, се предават в гостоприемника и причиняват системни инфекции. От друга страна, MVs, обвити в транс-Голджи мрежата (TGN) или ендозомалните мембрани на гостоприемника поддържат предаването на VACV между два гостоприемника.

Първият се разпространява след клетъчен лизис, докато вторият се разпространява от живи клетки чрез актинови опашки. В допълнение, двете вирусни форми имат различни протеинови състави и се различават между различните VACV щамове. Все още не е напълно разбрано каква роля играе отделянето на вируси при предаването на вируси на едра шарка. Тъй като хората са били изправени пред множество атаки от вируси през последните милиони години, по-доброто разбиране на механизмите, които вирусите използват за заразяване, е от решаващо значение за спечелването на следващата голяма битка срещу тях. Коронавирус-2 на тежкия остър респираторен синдром (SARS-CoV-2) е добър пример за това как някои вируси могат да причинят пандемии с високи нива на смъртност.

Относно изследването

В настоящото проучване изследователите са използвали миши ембрионални фибробласти (MEF), за да демонстрират как системата ISG15/ISGylation модулира VACV инфекцията. Те заразиха обезсмъртени ISG15+/+ или ISG15-/- MEFs с VACV International Health Department-J (IHD-J) щам. Те пречистват вътреклетъчните вириони чрез ултрацентрофугиране през 20% захарозна възглавница, която подготвят за течна хроматография с тандемен масспектрометричен анализ (LC-MS/MS).

В посочените времена след заразяването, екипът разделя протеините чрез електрофореза с натриев додецилсулфат-полиакриламиден гел (SDS-PAGE). Накрая те анализираха експресията на вирусни ранни (E3) и късни (A27, A4) протеини чрез Western blot и използваха специфични антитела за идентифициране на VACV протеини, които взаимодействат с ISG15.

Резултати от изследването

Липсата на ISG15 в MEF (ISG15-/-MEF), инфектиран с VACV IHD-J, показва намалено производство на EV. Освен това, тези клетки показват натрупване на IHD-J в цитоплазмата и изчистване на плаки с форма на комета в сравнение с Isg15+/+ MEF.

Количественият протеомен анализ на пречистени вириони от Isg15-/- MEF показа, че тези клетки са обогатени с протеини както от MVs, така и от вириони с обвивка, което допълнително потвърждава натрупването на различни вирусни форми в тези клетки. Освен това, авторите откриха, че протеинът на безименния пръст 213 (RNF213), сензор за ISGилирани протеини, е сред по-малко изобилните клетъчни протеини в Isg15 −/− проби. Следователно, взаимодействието на RNF213 с ISG15 също може да бъде от значение за антивирусния отговор срещу VACV.

Експерименти с рекомбинантен вирус, експресиращ V5-маркиран ISG15, показаха, че протеин А36 е от съществено значение за образуването на актиновата опашка и може да взаимодейства с ISG15. Изследователите също наблюдават повишена регулация на протеин B5 във вириони, пречистени от Isg15-/- клетки. Той участва в образуването на IEV и полимеризацията на актиновата опашка. Като цяло, резултатите от проучването предполагат, че в отсъствието на ISG15, освобождаването на EV и образуването на актиновата опашка са нарушени.

Анализът с трансмисионна електронна микроскопия (TEM) разкрива, че вътреклетъчните вирусни частици са увеличени в заразените с IHD-J Isg15 −/− клетки. Изненадващо, количественото определяне на вътреклетъчни инфекциозни вириони с помощта на анализ на плака не показва разлика между генотиповете, което предполага, че много от натрупаните частици в Isg15 −/− клетки може да са дефектни и неинфекциозни.

Изводи

Поксвирусите получиха подновено внимание поради скорошната поява на вируса на маймунската шарка (MPXV), зоонотичен ортопоксвирус, който заразява хората. За щастие MPXV е довел до значително по-ниска смъртност в сравнение с VARV, етиологичният агент на едрата шарка. Въпреки това нараства опасението, че в бъдеще може да завладее екологичната ниша, заета някога от VARV. Следователно, настоящото проучване изследва доказателства за това как факторите на ограничаване на гостоприемника контролират механизмите на разпространение на поксвирус.

В една от предишните си статии авторите откриха, че ISGylation инхибира производството на екзозоми, които са везикули, секретирани в извънклетъчната среда, подобно на EVs. Следователно те предположиха, че EVs използват механизъм, подобен на екзозомите и че ISG15 може да усети кои от инфекциозните форми на VACV се произвеждат за разпространение на вируса.

Въпреки че резултатите от проучването показват взаимодействия на ISG15 с няколко VACV протеини, резултатът от тези взаимодействия остава да бъде изяснен. По-задълбочено разбиране на медиираните от ISG15 антивирусни отговори може да проправи пътя за разработването на ефективни лекарства срещу множество вируси, които заразяват хората.

Тази новинарска статия беше преглед на предварителен научен доклад, който не е бил рецензиран от партньори към момента на публикуването. От първоначалното си публикуване научният доклад вече е рецензиран и приет за публикуване в академично списание. Връзки към предварителните и рецензирани доклади могат да бъдат намерени в раздела Източници в края на тази статия. Вижте източниците

препратки:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Bécares, M. et al. (2022) „ISG15 ist für die Verbreitung extrazellulärer Virionen des Vaccinia-Virus erforderlich.“ bioRxiv. doi: 10.1101/2022.10.27.514002. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.27.514002v1
• Von Experten begutachteter und veröffentlichter wissenschaftlicher Bericht.
  Bécares, Martina, Manuel Albert, Céline Tárrega, Rocío Coloma, Michela Falqui, Emma K. Luhmann, Lilliana Radoshevich und Susana Guerra. 2023. „ISG15 ist für die Verbreitung extrazellulärer Vaccinia-Virus-Virionen erforderlich.“ Virologie, April. https://doi.org/10.1128/spectrum.04508-22. https://journals.asm.org/doi/10.1128/spectrum.04508-22.

Ревизии на статиите

• 17. Mai 2023 – Das vorab gedruckte vorläufige Forschungspapier, auf dem dieser Artikel basiert, wurde zur Veröffentlichung in einer von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschrift angenommen. Dieser Artikel wurde entsprechend bearbeitet und enthält nun einen Link zum endgültigen, von Experten begutachteten Artikel, der jetzt im Abschnitt „Quellen“ angezeigt wird.